CN101550924A - 非对称双腔流体输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种非对称双腔流体输送装置，用以传送流体，其包括汇流装置及第一、第二腔体，汇流装置具有相互对应的第一、第二侧面及位于第一、第二侧面间的入口通道和出口通道，其中第一、第二侧面上各自设有第一、第二流道，且第一、第二侧面上的第一流道交错设置，第一、第二侧面上的第二流道亦交错设置，而入口通道是与第一、第二侧面上的第一流道相连通，出口通道则与第一、第二侧面上的第二流道相连通，至于第一、第二腔体是分别设置于汇流装置的第一、第二侧面上，且各自包括阀体盖体、阀体薄膜以及致动装置。

Description

非对称双腔流体输送装置

技术领域

本发明是关于一双腔流体输送装置，尤指一种非对称式的双腔流体输送装置。

背景技术

随着科技的进步，医药、能源、计算机科技、打印等各种工业领域的产品无不朝精致化及微小化的方向发展，其中微泵、喷雾器、喷墨头、工业打印设备等产品所包含的流体输送装置是其关键技术，是以如何借助创新技术突破原有瓶颈，实为当前发展的重要内容。

请参阅图1，其是已知微泵结构的结构示意图，已知微泵结构1是由阀体座11、阀体盖体12、阀体薄膜13、致动装置14及盖体15所组成，其中，阀体薄膜13包含入口阀门结构131及出口阀门结构132，阀体座11包含入口通道111及出口通道112、阀体盖体12与致动装置14间形成一压力室123，阀体薄膜13设置在阀体座11与阀体盖体12之间。

当一电压作用在致动装置14的上下两极时，会产生一电场，使得致动装置14在此电场的作用下产生弯曲，当致动装置14朝箭号x所指的方向向上弯曲变形，将使得压力室123的体积增加，因而产生一吸力，使阀体薄膜13的入口阀门结构131开启，故液体可自阀体座11上的入口通道111被吸取进来，并流经阀体薄膜13的入口阀门结构131及阀体盖体12上的入口阀门通道121而流入压力室123内，反之当致动装置14因电场方向改变而朝箭号x的反方向向下弯曲变形时，则会压缩压力室123的体积，使得压力室123对内部的流体产生一推力，并使阀体薄膜13的入口阀门结构131、出口阀门结构132承受一向下推力，而出口阀门结构132将开启，并使液体由压力室123经由阀体盖体12上的出口阀门通道122、阀体薄膜13的出口阀门结构132，而从阀体座11的出口通道112流出微泵结构1外，因而完成流体的传输过程。

虽然已知微泵结构1能够达到输送流体的功能，但其使用单一致动器配合单一压力室、单一流通管道、单一进出口以及单一对的阀门结构的设计难以增加流体传输量，若要使用微泵结构1来提升流量，必须利用衔接机构将多个微泵结构1进行连接并堆栈设置，然而此种连接方式除了需额外耗费衔接机构的成本外，多个微泵结构1所组合起来的体积将过大，使得最终产品的体积增加而无法符合微小化的趋势。

有鉴于此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的非对称双腔流体输送装置，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种非对称双腔流体输送装置，其是利用汇流装置将两组流体输送腔体整合为一，以利用两腔体同步作动以增加流体的传输流量，并避免因利用衔接机构堆栈单一流体输送装置所造成的体积增加、成本提升等诸多缺失。此外，本发明的非对称双腔流体输送装置亦将汇流装置的第一侧面及第二侧面上的第一流道及第二流道交错设置，使第一腔体及第二腔体非对称地设置于汇流装置的第一、第二侧面上，因此第一腔体的流体传送路径与第二腔体的流体传送路径可相互交错，借此避免第一、第二腔体因镜像对称而于汇流时造成紊流现象及动能损失，并减低流体冲击对阀门结构的启闭造成的影响，以改善流体输送装置的运作效率。

为达上述目的，本发明的一较广义实施样态为提供一种非对称双腔流体输送装置，用以传送如液体或气体等流体，其包括：一汇流装置，其具有：第一侧面及第二侧面，其相互对应，第一侧面及第二侧面上各自设有第一流道及第二流道，第一侧面及第二侧面上的第一流道是交错设置，而第一侧面及第二侧面上的第二流道亦交错设置；入口通道，其位于第一侧面及第二侧面之间，并与第一侧面及第二侧面上的第一流道相连通；出口通道，其位于第一侧面及第二侧面之间，并与第一侧面及第二侧面上的第二流道相连通；一第一腔体及一第二腔体，其分别设置于汇流装置的第一侧面及第二侧面上，第一腔体及第二腔体各自包括：阀体盖体，其设置于汇流装置上；阀体薄膜，其设置于汇流装置及阀体盖体之间；以及致动装置，其设置于阀体盖体上，并与阀体盖体形成一压力室。

附图说明

图1是已知微泵结构的结构示意图。

图2A是本发明第一较佳实施例的非对称双腔流体输送装置的外观示意图。

图2B是图2A的分解立体图。

图3A是图2B所示的汇流装置的结构示意图。

图3B是图3A的a-a’剖面图。

图3C是图3A的b-b’剖面图。

图3D是图3A的c-c’剖面图。

图3E是图3A的d-d’剖面图。

图4是图2B所示的第一腔体的阀体盖体剖面图。

图5A是图2B所示的阀体薄膜的结构示意图。

图5B是图5A所示的入口阀门结构开启示意图。

图5C：其是图5A所示的出口阀门结构开启示意图。

图6A是图2A的非对称双腔流体输送装置的俯视透视图。

图6B是图6A的a-a’剖面于未作动状态的示意图。

图6C是图6A的b-b’剖面于未作动状态的示意图。

图6D是图6A的c-c’剖面于未作动状态的示意图。

图6E是图6A的d-d’剖面于未作动状态的示意图。

图6F是图6B压力室膨胀状态的示意图。

图6G是图6C压力室膨胀状态的示意图。

图6H是图6D压力室膨胀状态的示意图。

图6I是图6E压力室膨胀状态的示意图。

图6J是图6B压力室压缩状态的示意图。

图6K是图6C压力室压缩状态的示意图。

图6L是图6D压力室压缩状态的示意图。

图6M是图6E压力室压缩状态的示意图。

图7是本发明第二较佳实施例的非对称双腔流体输送装置的分解立体图。

图8A是图7组装完成的非对称双腔流体输送装置的俯视透视图。

图8B是图8A的a-a’剖面于未作动状态的示意图。

图8C是图8A的b-b’剖面于未作动状态的示意图。

图8D是图8B压力室膨胀状态的示意图。

图8E是图8C压力室膨胀状态的示意图。

图8F是图8B压力室压缩状态的示意图。

图8G是图8C压力室压缩状态的示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图标在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的非对称双腔流体输送装置2可应用于医药生技、能源、计算机科技或是打印等工业，以用以传送气体或液体等流体，但不以此为限。请参阅图2A并配合图2B，其分别为本发明第一较佳实施例的非对称双腔流体输送装置的外观示意图及分解立体图。如图所示，非对称双腔流体输送装置2主要包括第一腔体20、第二腔体20’以及汇流装置21，第一腔体20具有阀体盖体22、阀体薄膜23、致动装置24及盖体25等组件，而第二腔体20’亦具有阀体盖体22’、阀体薄膜23’、致动装置24’及盖体25’等组件，以下将详述非对称双腔流体输送装置2的细部结构。

请参阅图3A至图3E并配合图2B，其中图3A是本发明图2B所示的汇流装置的结构示意图，而图3B至图3E则分别为图3A的a-a’、b-b’、c-c’、d-d’剖面图。如图所示，汇流装置21大致成一矩形结构，其具有相互对应的第一侧面211及第二侧面212，此外，汇流装置21的第一侧面211、第二侧面212上各自设有第一流道、第二流道，于本实施例中，汇流装置21的第一侧面211上的第一、第二流道分别为分流道213及汇流道214(如图3A、图3B所示)，而第二侧面212上的第一、第二流道亦分别为分流道213’及汇流道214’(如图3C所示)。此外，第一侧面211上的分流道213与第二侧面212上的分流道213’是交错设置，换言之，分流道213及分流道213’的轴线并非位于同一直线上，且分流道213于第一侧面211的开口及分流道213’于第二侧面212的开口亦非同轴线(如图3D所示)，另一方面，第一侧面211上的汇流道214与第二侧面212上的汇流道214’亦交错设置，换言之，汇流道214及汇流道214’的轴线并非位于同一直线上，且汇流道214于第一侧面211的开口及汇流道214’于第二侧面212的开口亦非同轴线(如图3E所示)。又于本实施例中，第一侧面211上的分流道213及汇流道214和第二侧面212上的分流道213’及汇流道214’是交叉交错，亦即第一侧面211上的分流道213及汇流道214的联线与第二侧面212上的分流道213’及汇流道214’的联线彼此交叉成一X形(如图6A所示)。

汇流装置21还包括入口通道215及出口通道216，其是配置在第一侧面211及第二侧面212间的管线，且入口通道215分别与第一侧面211上的分流道213及第二侧面212上的分流道213’相连通(如图3D所示)，而出口通道216则与第一侧面211上的汇流道214及第二侧面212上的汇流道214’相连通(如图3E所示)，亦即当非对称双腔流体输送装置2组装完成时，被密封于第一腔体20内的分流道213及第二腔体20’内的分流道213’可通过入口通道215与外界连通，而被密封于第一腔体20内的汇流道214及第二腔体20’内的汇流道214’则可通过出口通道216与外界连通。

请再参阅图3A至图3C，汇流装置21的第一侧面211上的汇流道214是往第一侧面211方向向外扩充延伸，以与设置于第一侧面211上的阀体薄膜23共同形成一第二暂存区，例如：出口暂存区2141(如图3B及图6B所示)，第二侧面212的汇流道214’亦往第二侧面212的方向扩充延伸并与第二腔体20’的阀体薄膜23’共同形成第二暂存区，亦即出口暂存区2141’(如图3C及图6C所示)，由于第一侧面211的出口暂存区2141并非直接面对第二侧面212的出口暂存区2141’(如图3E所示)，因此由第一腔体20及第二腔体20’排出的流体可避免相互冲击，并可于出口暂存区2141、2141’稍作缓冲再平顺地经由汇流道214、214’汇集于出口通道216，进而输出至非对称双腔流体输送装置2外。

而汇流装置21的第一侧面211及第二侧面212上还分别设有多个凹槽结构，其中凹槽217、218是环绕设置于第一侧面211的分流道213外围(如图3B及图3D所示)，凹槽217’、218’则环绕设置于第二侧面212的分流道213’的外围(如图3C及图3D所示)；至于凹槽219设置于第一侧面211上并环绕汇流道214(如图3B及图3E所示)，凹槽219’则设置于第二侧面212上并环绕于汇流道214’(如图3C及图3E所示)，以利用凹槽217-219、217’-219’对应容收多个密封环26(如图6B及图6C所示)。于本实施例中，汇流装置21可采用热塑性塑料材料，例如：聚碳酸酯树脂(PC)、聚讽(PSF)等制成，至于密封环26则可为耐化性佳的软性环型结构，例如：耐甲醇或耐醋酸的橡胶环，但皆不以此为限。

请再参阅图2B，非对称双腔流体输送装置2的第一腔体20及第二腔体20’是分别设置于汇流装置21的第一侧面211及第二侧面212上，其中第一腔体20的阀体薄膜23、阀体盖体22、致动装置24以及盖体25是依序堆栈设置于汇流装置21的第一侧面211上，阀体薄膜23位于汇流装置21的第一侧面211及阀体盖体22之间，而阀体盖体22上相对应的位置则设置有致动装置24，其可受电压驱动而振动，以驱动非对称双腔流体输送装置2的作动，至于盖体25则设置于致动装置24上相对于阀体盖体22设置的一侧，用以密封整个第一腔体20，而当第一腔体20的所有组件依序堆栈并利用锁固组件(未图标)等设置于汇流装置21的第一侧面211后，便可构成非对称双腔流体输送装置2的第一腔体20。至于第二腔体20’各组件的结构是与第一腔体20该些对应组件相同，唯第二腔体20’中的阀体薄膜23’及阀体盖体22’并非与第一腔体20的阀体薄膜23及阀体盖体22镜像对称设置，然而为了简化说明，以下主要以第一腔体20为例介绍内部各组件的详细结构。

请参阅图4并配合图2B，其中图4为图2B所示的第一腔体的阀体盖体的剖面图，如图所示，第一腔体20的阀体盖体22具有上表面221及下表面222，其是以下表面222面对汇流装置21的第一侧面211，并将阀体薄膜23夹设于下表面222与汇流装置21的第一侧面211之间。阀体盖体22还包括贯穿上表面221及下表面222的第一阀门通道及第二阀门通道，于本实施例中，第一阀门通道可为入口阀门通道223，第二阀门通道则可为出口阀门通道224。此外，阀体盖体22的入口阀门通道223接近下表面222处向外扩充延伸并与阀体薄膜23共同形成第一暂存区，而本实施例的第一暂存区为入口暂存区2231，其是与入口阀门通道223相连通。

请再参阅图4，阀体盖体22的上表面221有部份凹陷，以与对应设置的致动装置24共同形成一压力室225(如图6B所示)，且压力室225是通过入口阀门通道223与入口暂存区2231连通，同时压力室225亦与出口阀门通道224相连通。此外，阀体盖体22上具有多个凹槽结构，其中阀体盖体22的下表面222具有以入口阀门通道223为中心环绕设置的凹槽226，以及以出口阀门通道224为中心环绕设置的凹槽227、228，而上表面221则设有环绕压力室225的凹槽229，以利用凹槽226-229容收密封环27(如图6B所示)。至于阀体盖体22的材质可为热塑性塑料材料，而密封环27的材质则可与密封环26相同，但皆不以此为限。

请参阅图5A并配合图2B，其中图5A是图2B所示的阀体薄膜的结构示意图，如图所示，阀体薄膜23具有多个阀门结构，其是镂空的阀开关，于本实施例中，阀体薄膜23设有第一、第二阀门结构，其分别为入口阀门结构231及出口阀门结构232，其可响应压力室225的体积变化而单一开启或关闭(如图5B及图5C所示)，又入口阀门结构231具有入口阀片2311及多个环绕入口阀片2311设置的镂空孔洞2312，此外，在孔洞2312之间还具有与入口阀片2311相连的延伸部2313。而出口阀门结构232的出口阀片2321、孔2322及延伸部2323的配置皆与入口阀门结构231相同，故不再赘述。于本实施例中，阀体薄膜23实质上为厚度均一的可挠薄膜，但不以此为限。而阀体薄膜23的材质可选自聚亚酰胺(Polyimide，PI)等高分子材料或铝、镍、铜、铝合金、镍合金、铜合金、不锈钢等金属，然选用的材质亦无所设限。此外，阀体薄膜23可利用平版印刷(黄光)蚀刻、电铸、精密冲孔加工、传统机械加工、激光加工或放电加工等方式制得。

请再参阅图2B，致动装置24包括振动薄膜241及致动器242，致动装置24主要利用振动薄膜241的外围固设于阀体盖体22上，以与阀体盖体22共同形成压力室225(如图6B所示)。于一些实施例中，致动装置24的振动薄膜241材质可为单层金属结构，例如：不锈钢或铜，亦可于金属材料上贴附一层耐生化高分子薄板材料，以构成双层结构的振动薄膜241，但不以此为限。至于致动器242可为贴附于振动薄膜241上的压电板，可采用高压电系数的锆钛酸铅(PZT)系列的压电粉末制成，但不以此为限。

第一腔体20的盖体25则对应设置于致动装置24上，以利用盖体25及汇流装置21的第一侧面211共同将阀体薄膜23、阀体盖体22和致动装置24等组件夹设于其间，以构成非对称双腔流体输送装置2的第一腔体20。而组装完成的第一腔体20其阀体薄膜23的入口阀门结构231、阀体盖体22的入口暂存区2231及入口阀门通道223是对应于汇流装置21的第一侧面211上的分流道213，而阀体薄膜23的出口阀门结构232和阀体盖体22的出口阀门通道224则对应于汇流装置21的第一侧面211上的汇流道214和出口暂存区2141(如图2B及图6B所示)。

请再参阅图2B，第二腔体20’设置于汇流装置21的第二侧面212上，且其阀体薄膜23’、阀体盖体22’、致动装置24’以及盖体25’等各组件结构及配置顺序皆与第一腔体20相同，其中致动装置24’及盖体25’是与第一腔体20镜像对称设置，但阀体薄膜23’及阀体盖体22’则非与第一腔体20的阀体薄膜23及阀体盖体22镜像对称。如图所示，第二腔体20’的阀体薄膜23’及阀体盖体22’是以汇流装置21的第二侧面212为基准设置，其中阀体薄膜23’的第一阀门结构，亦即入口阀门结构231’是对应于汇流装置21第二侧面212的分流道213’，而第二阀门结构，亦即出口阀门结构232’是对应于第二侧面212的汇流道214’(如图6C及图6E所示)，此外，第二腔体20’的阀体盖体22’是以其下表面222’面对汇流装置21的第二侧面212，而阀体盖体22’同样具有第一、第二阀门通道，其分别为入口阀门通道223’及出口阀门通道224’，且入口阀门通道223’对应汇流装置21的第二侧面212的分流道213’设置，出口阀门通道224’则对应于汇流装置21的第二侧面212的汇流道214’设置，由此可知，当所有组件装配成本发明的非对称双腔流体输送装置2后，位于汇流装置21的第一侧面211的第一腔体20和位于第二侧面212的第二腔体20’具有彼此交错的分流路径和汇流路径。然应当注意的是，第一腔体20和第二腔体20’的阀体薄膜23、23’的摆设方式实无所设限，于本实施例中，阀体薄膜23、23’的外型及入口、出口阀门结构的设置位置是完全相同，但彼此交错摆设成X形(如图6A所示)，当然，于另一些实施例中，阀体薄膜23、23’于俯视状态下其外缘亦可完全重叠，但其入口、出口阀门结构则各自设置于对应两腔体交错的分流道、汇流道的位置，同样可达成本发明将分流路径和汇流路径交错设置的目的。

请参阅图6A，其是本发明图2A的非对称双腔流体输送装置的俯视透视图，为了便于了解，图6A中仅图示汇流装置21及第一腔体20和第二腔体20’的阀体薄膜23、23’，以利用此图配合后续图6B至图6M剖面图说明本发明非对称双腔流体输送装置2的作动过程。请参阅图6B至图6E并配合图6A，其中图6B至图6E分别为图6A的a-a’、b-b’、c-c’及d-d’剖面于未作动状态的示意图，当非对称双腔流体输送装置2组装完成后，汇流装置21的第一侧面211上的分流道213是对应于第一腔体20的阀体薄膜23的入口阀门结构231、阀体盖体22的入口暂存区2231和入口阀门通道223，汇流装置21的第一侧面211上的汇流道214则对应于第一腔体20的出口暂存区2141、阀体薄膜23上的出口阀门结构232以及阀体盖体22上的出口阀门通道224(如图6B所示)。至于第二腔体20’的阀体薄膜23’的入口阀门结构231’、阀体盖体22’的入口暂存区2231’及入口阀门通道223’是对应于汇流装置21的第二侧面212的分流道213’，而出口阀门结构232’、出口阀门通道224’则对应于汇流装置21的第二侧面212的汇流道214’及出口暂存区2141’(如图6C所示)，且第一腔体20的分流道213、入口阀门结构231、入口暂存区2231及入口阀门通道223所构成的流体分流路径与第二腔体20’的该些结构所构成的流体分流路径互相交错(如图6D的箭头x所示)。相同地，由第一腔体20的出口阀门通道224、出口阀门结构232、出口暂存区2141及汇流道214所构成的流体汇流路径与第二腔体20’的该些结构所构成的流体汇流路径亦互相交错(如图6E的箭头y所示)。

此外，汇流装置21的第一侧面211上环绕分流道213的凹槽217内的密封环26厚度是大于凹槽217的深度，是以密封环26将部分凸出于凹槽217以构成一微凸结构，使得阀体薄膜23的入口阀门结构231的入口阀片2311因此微凸结构而形成一向上隆起，如此微凸结构将顶推入口阀门结构231并施予一预力(preforce)作用，有助于流体释出时产生更大的预盖紧效果以防止逆流，并使入口阀片2311与汇流装置21的第一侧面211之间产生一间隙，以利于流体进入时让入口阀门结构231顺势开启。同样地，设置于阀体盖体22的下表面222并环绕出口阀门通道224外围的凹槽227与密封环27亦形成一微凸结构，使阀体薄膜23的出口阀门结构232向下凸出而相对于阀体盖体22形成一向下隆起，并使出口阀片2321与阀体盖体22的下表面222间产生一间隙，而出口阀门结构232、入口阀门结构231的微凸结构是反向设置，但其功能相仿，因此不再赘述。此外，上述的微凸结构除了使用凹槽217、227及密封环26、27搭配形成外，于一些实施例中亦可采用半导体制程直接在汇流装置21及阀体盖体22上形成该些微凸结构。至于阀体薄膜23的其余部分则服贴于阀体盖体22及汇流装置21之间，并通过设置于凹槽218、219及226、228、229内的密封环26、27使各结构之间紧密贴合，以防止流体外溢。至于第二腔体20’靠近阀体薄膜23’的入口阀门结构231’和出口阀门结构232’的微凸结构与第一腔体20相同，因此不再赘述。

当利用电压驱动第一腔体20的致动器242时，致动装置24将会如图6F至图6I所示，朝箭号a的方向向上弯曲变形，使得压力室225的体积增加而产生负压差，因而形成一股吸力，故阀体薄膜23的入口阀门结构231及出口阀门结构232将因负压而承受向上的拉力，此时入口阀门结构231的入口阀片2311便可借助凹槽217及密封环26所构成的微凸结构提供的预力顺势迅速开启(如图5B所示)，而第二腔体20’的致动装置24’的致动器242’振动频率与第一腔体20的致动器242相同，且作动方式亦与第一腔体20完全相同，因此流体便可大量地由汇流装置21的入口通道215汲取进入汇流装置21，并经分流道213、213’分别分流至第一腔体20及第二腔体20’，再各自通过第一腔体20及第二腔体20’的入口阀门结构231/231’的镂空孔2312/2312’进入阀体盖体22/22’的入口暂存区2231/2231’、入口阀门通道223/223’，进而各自传送至第一腔体20及第二腔体20’的压力室225/225’内(如图6H所示)，此时，由于第一腔体20的阀体薄膜23的出口阀门结构232同时承受该向上拉力，且因阀体盖体22的下表面222对应出口阀门结构232处的结构与对应入口阀门结构231处的结构不同，又凹槽227及密封环27可提供一预盖紧效果，故位于阀体薄膜23上的出口阀门结构232将因该向上拉力使得出口阀片2321密封住出口阀门通道224(如图5B所示)，而第二腔体20’密封出口阀门通道224’的机制与第一腔体20相同(如图6G及图6I所示)，由此可知，当第一腔体20及第二腔体20’的阀体薄膜23/23’的入口阀门结构231/231’开启的同时，第一、第二腔体20、20’的出口阀门结构232/232’将紧密关闭(如图6F、图6G及图6I所示)，因此流体不会逆流。

而当施加于第一腔体20的致动器242的电场方向改变而如图6J及图6L所示的箭号b向下弯曲变形时，致动器242将使致动装置24下凹变形，进而压缩压力室225的体积，使压力室225的体积减小而与外界产生正压力差，进而对压力室225内部的流体产生一推力，使流体瞬间大量宣泄而由出口阀门通道224流出压力室225外，于此同时，由于阀体薄膜23的入口阀门结构231及出口阀门结构232亦承受压力室225的正压产生的向下推力，因此设置于凹槽227内的密封环27上的出口阀门结构232的出口阀片2321便可借助凹槽227及密封环27构成的微凸结构所提供的预力顺势迅速开启(如图5C所示)，使流体由压力室225经阀体盖体22的出口阀门通道224、阀体薄膜23的出口阀门结构232的孔2322排出至汇流装置21上的出口暂存区2141及汇流道214(如图6J所示)，而第二腔体20’亦以相同的机制将流体由压力室225’经出口阀门通道224’及出口阀门结构232’排出至出口暂存区2141’及汇流道214’(如图6K所示)，是以来自第一腔体20及第二腔体20’的流体便可于出口暂存区2141、2141’稍作缓冲后，再通过汇流道214、214’汇集于出口通道216后输出至非对称双腔流体输送装置2外，因而完成流体的传输过程(如图6M所示)。而由于第一腔体20设置于汇流装置21的第一侧面211的汇流道214及第二腔体20’设置于汇流装置21的第二侧面212的汇流道214’两者并不同轴，因此当压力室225、225’压缩时，由第一腔体20及第二腔体20’排出的流体将不会于汇流时直接冲撞，此设计不但可避免因紊流造成的动能损失，还可防止第一腔体20汇出的流体直接推挤第二腔体20’的出口阀门结构232’而影响阀开度，当然亦可避免第二腔体20’汇出的流体影响第一腔体20的出口阀门结构232的阀开度，是以亦可使两腔体的出口阀门结构232、232’有效地运作。

当流体由第一腔体20输出的同时，入口阀门结构231亦承受压力室225所产生的向下推力，然而由于汇流装置21的第一侧面211靠近分流道213处的结构与靠近汇流道214处不同，且凹槽217及密封环26可提供预盖紧效果，使得入口阀片2311密封住分流道213而令入口阀门结构231受压成关闭状态(如图5C及图6J所示)，故流体无法通过入口阀门结构231，是以可防止流体倒流，而第二腔体20’防止逆流的机制与第一腔体20相同(如图6K及图6L所示)，因此不再赘述。

至于暂时储存于第一腔体20及第二腔体20’的入口暂存区2231/2231’内的流体，其将于致动器242/242’再受电压致动且重复使致动装置24/24’上凸变形而增加压力室225/225’的体积时，再分别由入口暂存区2231/2231’经入口阀门通道223/223’而流入压力室225/225’内(如图6H所示)，并于致动装置24/24’下凸变形时自压力室225/225’经出口阀门通道224/224’、出口阀门结构232/232’、出口暂存区2141/2141’、汇流道214/214’而汇流于出口通道216并排出非对称双腔流体输送装置2外(如图6M所示)，由此可知，通过改变电场方向，便可驱动两腔体的致动装置24/24’往复运动而使非对称双腔流体输送装置2汲取、释出流体，以达到流体的输送的目的。

由上述说明应可理解，本发明第一较佳实施例的非对称双腔流体输送装置2可将流体流量提升为已知单腔体流体输送装置的两倍，但体积确非两个单腔流体输送装置的加总。此外，通过汇流装置21的第一侧面211上的分流道213、汇流道214分别与第二侧面212上的分流道213’、汇流道214’交错设置，还可避免流体于汇流时产生紊流，亦可减低因汇流冲击对侧阀门结构对阀开度造成的影响。

当然，本发明并不限于上述实施态样，为了提升流体流量或扬程，本发明的非对称双腔流体输送装置更可于汇流装置上增设多组分流道及汇流道。请参阅图7，其是本发明第二较佳实施例的非对称双腔流体输送装置的分解立体图，如图所示，非对称双腔流体输送装置3包括第一腔体30、第二腔体30’以及汇流装置31，第一腔体30同样具有阀体盖体32、阀体薄膜33、致动装置34以及盖体35等组件，第二腔体30’亦具有阀体盖体32’、阀体薄膜33’、致动装置34’以及盖体35’等组件。

请再参阅图7，非对称双腔流体输送装置3的汇流装置31与图2B所示的汇流装置21相同，亦具有第一侧面311及第二侧面312，且第一侧面311及第二侧面312上各自设有第一、第二流道，然而于本实施例中，汇流装置31的第一侧面311上可设置多个第一流道及多个第二流道，例如：两个分流道313a、313b及两个汇流道314a、314b，而第二侧面312上亦可设置两个分流道313’a、313’b及两个汇流道314’a、314’b(如图8B及图8C所示)，且第一侧面311的分流道313a、313b分别与第二侧面312的分流道313’a、313’b交错设置(如图8B所示)，第一侧面311的汇流道314a、314b亦分别与第二侧面312的汇流道314’a、314’b交错设置。又汇流装置31其第一侧面311上的第一组分流道/汇流道313a/314a的联线与第二侧面312上的第一组分流道/汇流道313’a/314’b的联线相互平行但彼此错置，第一侧面311的第二组分流道/汇流道313b/314b的联线亦与第二侧面312的第二组分流道/汇流道313’b/314’b的联线平行但前后错开(如图8A所示)，以通过此设计避免流体汇流时发生紊流状况。此外，汇流装置31具有位于第一侧面311及第二侧面312间的入口通道315及出口通道316，其中入口通道315与第一侧面311上的分流道313a、313b及第二侧面312上的分流道313’a、313’b相连通，而出口通道316则与第一侧面311上的汇流道314a、314b和第二侧面312上的汇流道314’a、314’b相连通，至于汇流装置31的其它细部结构皆与本发明图3A至图3E所示的汇流装置21相同，因此不再赘述。

请再参阅图7，非对称双腔流体输送装置3的第一腔体30内的致动装置34亦具有振动薄膜341及致动器342，其是以振动薄膜341的外围固设于阀体盖体32的上表面321，而致动装置34、盖体35及其细部结构皆与本发明图2B所示的致动装置24及盖体25相同。至于阀体盖体32与阀体薄膜33亦与图2B所示的该些组件结构相似，然而为适应汇流装置31的第一侧面311上设置的第一组分流道/汇流道313a/314a及第二组分流道/汇流道313b/314b，阀体薄膜33亦设有两组第一阀门结构/第二阀门结构，其中第一阀门结构为入口阀门结构331a、331b，而第二阀门结构则为出口阀门结构332a、332b，同样地，阀体盖体32亦设有两组第一阀门通道/第二阀门通道，其中第一阀门通道为入口阀门通道323a、323b，第二阀门通道则为出口阀门通道324a、324b，而阀体薄膜33的入口阀门结构331a、331b和出口阀门结构332a、332b与本发明图5A所示的阀体薄膜23的入口阀门结构231和出口阀门结构232完全相同，阀体盖体32的入口阀门通道323a、323b和出口阀门通道324a、324b亦与图4所示的阀体盖体22的入口阀门通道223和出口阀门通道224相同。而第一腔体30各组件之间的相对关系亦同于本发明图2B所示的非对称双腔流体输送装置2，因此可知，当第一腔体30的阀体薄膜33、阀体盖体32、致动装置34以及盖体35依序设置于汇流装置31的第一侧面311后，汇流装置31的第一侧面311上的第一组分流道/汇流道313a/314a将各自对应阀体薄膜33的第一组入口阀门结构/出口阀门结构331a/332a、阀体盖体32的第一组入口阀门通道/出口阀门通道323a/324a以及第一组入口暂存区/出口暂存区3231a/3141a，汇流装置31的第一侧面311上的第二组分流道/汇流道313b/314b将各自对应阀体薄膜33的第二组入口阀门结构/出口阀门结构331b/332b、阀体盖体32的第二组入口阀门通道/出口阀门通道323b/324b以及第二组入口暂存区/出口暂存区3231b/3141b(如图8B及图8C所示)。当然，非对称双腔流体输送装置3的第二腔体30’的各组件与第一腔体30的对应组件结构相同，且第二腔体30’的各组件间的相对关系亦与第一腔体30相似，不同处仅在于第二腔体30’设置于汇流装置31的第二侧面312上，且第二腔体30’的各组件是以第二侧面312为基准对应设置(如图7、图8B及图8C所示)，因此不再多作说明。而应当注意的是，本发明第一、第二较佳实施例的非对称双腔流体输送装置及其第一、第二腔体中相同的组件及其结构是采用对应的标号，以便于了解其对应关系。

而本实施例的非对称双腔流体输送装置3汲取及排出流体的作动机制与本发明第一较佳实施例相同，由此可知，若以第一腔体30为例，当致动器342受电压驱动使致动装置34变形而造成其与阀体盖体32间形成的压力室325体积增加时，流体将自入口通道315被汲取进入汇流装置31，且部分流体将由汇流装置31的第一侧面311上的分流道313a、313b流入第一腔体30，并各自依序通过阀体薄膜33的入口阀门结构331a/331b、入口暂存区3231a/3231b及入口阀门通道323a/323b而进入第一腔体30的压力室325(如图8D所示)，此时出口阀门结构332a、332b是呈紧闭状态以分别封闭出口阀门通道324a、324b而防止逆流(如图8E所示)，至于出口阀门结构332a、332b于汲取流体时紧闭的机制已详述于本发明第一较佳实施例，于此不再赘述。而由于第二腔体30’其致动装置34’的振动频率与第一腔体30的致动装置34振动频率相同，换言之，第二腔体30’是与第一腔体30同步作动，因此由入口通道315汲取进入汇流装置31的部分流体将由汇流装置31的第二侧面312上的分流道313’a、313’b分流进入第二腔体30’，并各自依序通过入口阀门结构331’a/331’b、入口暂存区3231’a/3231’b及入口阀门通道323’a/323’b而进入压力室325’(如图8D所示)，并于汲取流体时紧闭出口阀门结构332’a、332’b而封闭出口阀门通道324’a、324’b(如图8E所示)。

当第一腔体30的压力室325受致动装置34驱使而压缩体积时，压力室325内的流体将分作两股个别由出口阀门通道324a/324b经出口阀门结构332a/332b而进入出口暂存区3141a/3141b，最后再由汇流道314a/314b排出至出口通道316(如图8G所示)。同样地，第二腔体30’释出流体的机制与第一腔体30相同，是以第二腔体30’亦于压力室325’体积压缩时，将流体分作两股个别由出口阀门通道324’a/324’b经出口阀门结构332’a/332’b而进入出口暂存区3141’a/3141’b，最后再由汇流道314’a/314’b排出至出口通道316，而与来自第一腔体30的流体汇集并经出口通道316输出至非对称双腔流体输送装置3外，以完成第一腔体30的流体输送(如图8G所示)。

而在流体输出时，第一腔体30的入口阀门结构331a、331b亦呈紧闭状态以分别封闭分流道313a、313b防止流体逆流，第二腔体30’亦然(如图8F所示)，而入口阀门结构331a、331b、331’a、331’b于流体输出时紧密关闭的机制亦已详述于本发明第一较佳实施例，因此不再赘述。

由以上说明可知，当致动装置34/34’同步驱动压力室325/325’进行一次体积膨胀、压缩的作动时，流体实质上可由非对称双腔流体输送装置3的四个分流道313a、313b、313’a、313’b及其上相对应的结构所构成的四个流体分流路径进入第一腔体30及第二腔体30’中(如图8D所示)，并由四个汇流道314a、314b、314’a、314’b及其上相对应的结构所构成的四个流体汇流路径汇集于出口通道316而排出非对称双腔流体输送装置3外(如图8G所示)，因此可减少流体滞流于第一腔体30及第二腔体30’内部循环的比例。

而比较本发明图7及图2B可知，本发明第二较佳实施例的非对称双腔流体输送装置3于汇流装置31的第一侧面311上多增设一组分流道/汇流道313b/314b，并于第二侧面312上多增设一组分流道/汇流道313’b/314’b，便可减少流体滞流于第一、第二腔体30、30’内部循环，因此致动器342/342’的动能可以较高的效率转换为流体释出的动能，借此大幅提升流量及扬程，且由于汇流装置31的第一侧面311及第二侧面312上的分流道313a、313b、313’a、313’b彼此交错，汇流道314a、314b、314’a、314’b也彼此交错，是以亦可避免汇流时发生紊流的状况。

由上述说明应可理解，本发明的非对称双腔流体输送装置主要利用汇流装置的第一侧面上的分流道、汇流道与第二侧面上的分流道、汇流道交错设置来达成避免紊流的效果，然而交错设置的方式并无所设限，举例而言，本发明汇流装置第一、第二侧面上的分流道与汇流道的联线可交叉设置(如图6A所示)或前后错位设置(如图8A所示)，换言之，举凡任何将本发明的第一腔体分流道及汇流道分别与第二腔体的分流道及汇流道交错设置，而使流体传输路径错开以避免汇流时由第一腔体及第二腔体汇入的流体对向冲击的设计，皆属本发明所欲保护的范围。此外，本发明亦可视流体传输需求，在汇流装置的第一侧面及第二侧面上，各自增设第二组、第三组甚或第四组分流道/汇流道，以提升非对称双腔流体输送装置的流量及扬程。

综上所述，本发明的非对称双腔流体输送装置可应用于微泵结构，其主要是利用汇流装置将两个流体输送腔体整合为一，并将汇流装置第一侧面的分流道及汇流道相对于第二侧面的分流道及汇流道交错设置，同时将第一腔体及第二腔体的组件各自对应第一侧面及第二侧面上的分流道、汇流道而作几何非对称地设置，便可使两腔体具有交错的流体分流路径及流体汇流路径，由于两腔体贯穿流体分流路径的轴线不在同一直线上，贯穿流体汇流路径的轴线亦不在同一直线上，因此可减低两腔体的压力室膨胀时吸引入口阀门结构开启的作用力相对阀开度造成的影响，同时可避免因流体汇出推挤另一侧腔体的出口阀门结构而影响阀开度，还可防止两腔体的流体于汇流时发生紊流状况，由此可知，本发明的非对称双腔流体输送装置的两腔体中的阀门结构不但可有效运作，亦可大幅降低流体汇流时因紊流而造成的动能损失。

此外，相较于已知单一流体输送装置，本发明的非对称双腔流体输送装置不但可借助汇流装置整合两腔体而使流体输送量倍增，通过汇流装置整合后体积还可小于两个单一流体输送装置堆栈而成，又通过本发明的设计亦可省略已知堆栈多个微泵结构所需使用的衔接机构，因此可确实达到节省成本、缩小体积并提升流体输送装置效能的目的。

再者，本发明的非对称双腔流体输送装置亦可视流体传输需求，于汇流装置上扩充多组分流道/汇流道，此时仅需将第一腔体及第二腔体中的阀体薄膜相应增设多组入口阀门结构/出口阀门结构，并于阀体盖体相应增设多组入口阀门通道/出口阀门通道，便可使两腔体各自具有多组流体分流路径及流体汇流路径，而由于非对称双腔流体输送装置具有多个流体进出通路，因此便可减少流体滞留于两腔体内部循环的比例，使两腔体中致动器压电致动产生的动能有效转换为流体释出的动能，以提升流量或扬程。

而当非对称双腔流体输送装置的第一、第二腔体内的致动装置因压电致动而使压力室体积改变时，可迅速开启或关闭成形于同一阀体薄膜上的入口阀门结构/出口阀门结构，再配合阀体薄膜设置于密封环及汇流装置和阀体盖体上的凹槽所形成的微凸结构，便可确实避免流体逆流而使流体由指定方向进行传输。又本发明的非对称双腔流体输送装置可输送气体及流体，不仅有极佳的流率与输出压力，可于初始状态自我汲取流体，亦具有高精度控制性，且于流体输送过程还可排除气泡，以达到高效率的传输，上述诸多优点皆为现有技术所无法实现，由此可知，本发明的非对称双腔流体输送装置极具产业的价值。

Claims (12)

1.一种非对称双腔流体输送装置，用以传送一流体，其包括：

一汇流装置，其具有：

一第一侧面及一第二侧面，其相互对应，该第一侧面及该第二侧面上各自设有一第一流道及一第二流道，该第一侧面及该第二侧面上的该第一流道是交错设置，而该第一侧面及该第二侧面上的该第二流道亦交错设置；

一入口通道，其位于该第一侧面及该第二侧面之间，并与该第一侧面及该第二侧面上的该第一流道相连通；

一出口通道，其位于该第一侧面及该第二侧面之间，并与该第一侧面及该第二侧面上的该第二流道相连通；

一第一腔体及一第二腔体，其分别设置于该汇流装置的该第一侧面及该第二侧面上，该第一腔体及该第二腔体各自包括：

一阀体盖体，其设置于该汇流装置上；

一阀体薄膜，其设置于该汇流装置及该阀体盖体之间；以及

一致动装置，其设置于该阀体盖体上，并与该阀体盖体形成一压力室。

2.根据权利要求1所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该阀体薄膜具有一第一阀门结构及一第二阀门结构，该第一阀门结构及该第二阀门结构是镂空阀开关。

3.根据权利要求2所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该阀体薄膜与该阀体盖体之间还包括一第一暂存区，而该阀体薄膜与该汇流装置之间还包括一第二暂存区。

4.根据权利要求3所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该阀体盖体上还设有与该压力室相连通的一第一阀门通道及一第二阀门通道。

5.根据权利要求4所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该第一腔体的该第一阀门结构、该第一暂存区及该第一阀门通道是对应于该汇流装置的该第一侧面的该第一流道，而该第二暂存区、该第二阀门结构及该第二阀门通道是对应于该汇流装置的该第一侧面的该第二流道。

6.根据权利要求4所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该第二腔体的该第一阀门结构、该第一暂存区、该第一阀门通道是对应于该汇流装置的该第二侧面的该第一流道，而该第二暂存区、该第二阀门结构、该第二阀门通道是对应于该汇流装置的该第二侧面的该第二流道。

7.根据权利要求1所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该第一腔体及该第二腔体的该致动装置振动频率相同。

8.根据权利要求1所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该致动装置包括一致动器及一振动薄膜。

9.根据权利要求1所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该第一腔体及该第二腔体还包括多个密封环，其是分别设置于该汇流装置的该第一侧面、该第二侧面及该第一腔体与该第二腔体的该阀体盖体的多个凹槽内，且该密封环是部份突出于该凹槽，以施一预力于该阀体薄膜。

10.根据权利要求1所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该流体包括气体及液体。

11.根据权利要求1所述的非对称双腔流体输送装置，其特征在于该汇流装置的该第一侧面及该第二侧面上的该第一流道是分流道，而该第一侧面及该第二侧面上的该第二流道是汇流道。

12.一种非对称双腔流体输送装置，用以传送一流体，其包括：

一汇流装置，其具有：

一第一侧面及一第二侧面，其相互对应，该第一侧面及该第二侧面上各自设有多个第一流道及多个第二流道，该第一侧面及该第二侧面上的该多个第一流道是交错设置，而该第一侧面及该第二侧面上的该多个第二流道亦交错设置；

一入口通道，其位于该第一侧面及该第二侧面之间，并与该第一侧面及该第二侧面上的该多个第一流道相连通；

一出口通道，其位于该第一侧面及该第二侧面之间，并与该第一侧面及该第二侧面上的该多个第二流道相连通；

一第一腔体及一第二腔体，其分别设置于该汇流装置的该第一侧面及该第二侧面上，该第一腔体及该第二腔体各自包括：

一阀体盖体，其设置于该汇流装置上；

一阀体薄膜，其设置于该汇流装置及该阀体盖体之间；以及

一致动装置，其外围设置于该阀体盖体上，并与该阀体盖体形成一压力室。

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